红外带通滤光片是一种允许特定红外波段光线通过、同时阻挡其他波段光线的光学元件,其核心光学原理基于多层薄膜干涉效应。当光线入射到滤光片表面时,多层光学薄膜(通常由金属氧化物或氟化物等材料构成)通过反射和透射的叠加产生干涉现象。特定波长的光因相长干涉增强透射,而其他波长的光因相消干涉被反射或吸收,从而实现波段选择性。例如,法布利-珀罗(Fabry-Pérot)干涉结构通过两层反射镜间的空气层或薄膜层,使特定波长光在谐振腔内多次反射后形成透射峰,实现窄带滤波。
带宽控制的关键参数包括:
中心波长(CWL):透射峰的中心位置,需与目标红外信号波长精确匹配,如火焰探测中常用的4.3μm(CO?特征波长)。
半峰全宽(FWHM):透射率降至峰值50%时的波长范围,直接决定带宽宽窄。窄带滤光片FWHM可小于2nm,用于高精度检测;宽带滤光片FWHM可达数百纳米,适用于覆盖更广的光谱区域。
峰值透过率:透射带内最高透过率,影响信号强度。高透过率(>90%)可提升探测灵敏度,但需权衡截止深度(带外阻挡能力)。
截止深度(OD值):带外光线的阻挡程度,OD值越高(如OD4对应透过率0.01%),抗干扰能力越强。
膜层设计与材料:通过调整薄膜厚度、折射率及层数,可优化带宽与中心波长。例如,增加膜层数可缩小FWHM,但需控制应力以避免基片变形。
红外带通滤光片在火焰探测、气体分析、热成像等领域应用广泛,其性能直接取决于带宽控制的精度。通过优化上述参数,可实现特定波段的高效选择与干扰抑制,满足不同场景的需求。
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